Как определить глубину заложения подошвы фундамента

Основа строения – надежное основание. Оно воспринимает действующие нагрузки, равномерно распределяет их по поверхности грунта, а также теплоизолирует помещения и защищает их от проникновения влаги. В результате обеспечивается долговечность и устойчивость здания, а также исключается вероятность растрескивания коробки. На этапе проектирования важно квалифицированно выбрать тип основания, определить характеристики. Определяющий параметр – глубина фундамента, зависящая от типа основания и ряда других факторов. Остановимся на этих вопросах детально.

Глубина заложения фундамента здания

Что это такое?

Глубина заложения фундамента представляет собой расстояние от подошвы до поверхности земли.

По сути, это высота его поземной части, определяющая место расположения опорной площадки и площадь боковых, заглубленных фундаментных стенок.

Изменяя глубину заложения, можно решать такие задачи:

1. Повышение устойчивости сооружения за счет увеличения площади подземной части с боковой опорой на грунт.
2. Повышение несущей способности за счет увеличения размеров основания.
3. Оптимальное расположение площадки контакта фундамента с грунтом, что дает возможность устанавливать подошву на наиболее прочный и стабильный пласт.

Правила определения данного параметра установлены нормативными документами: СНиП 2.02.01-83 и СП 22.13330.2011.

Пример расчёта веса дома

Чтобы определить, каких размеров будет лента, надо рассчитать массу будущего строения.

Рассчитываем приблизительную массу будущей конструкции, потребуется значение площади стен, поверхности пола и потолка, а также крыши.

Рассмотрим пример, строится дом со стенами длиной 6 м и 5 м, с одной капитальной поперечной стеной внутри, длина которой– 5 м. Высота стен – 3 м. Длина наружных стен составляет 22 м плюс поперечная стена 5 м, получается 27 м. Умножаем длину стен 27 м на их высоту 3 м – определяем общую площадь стен 81 кв. м.

Площадь пола и потолка составит по 30 кв. м.

Далее, рассчитываем площадь крыши. Измеряем высоту фронтона, используя геометрические формулы, рассчитываем его площадь, затем считаем площадь крыши.

Каждую полученную площадь умножаем на удельный вес 1 кв. м. соответствующего материала. Цифры складываем, получится примерный вес будущего дома. К нему нужно прибавить вес чердачных и цокольных перекрытий.

От чего зависит?

Проектная глубина фундамента, в общем случае, зависит от геологических, гидрологических, климатических и конструктивных особенностей местности, участка и самого здания.

Наиболее значительное воздействие оказывают следующие факторы:

1. Назначение сооружения и особенности его эксплуатации.
2. Конструктивные факторы: размеры сооружения, тип фундамента, количество этажей, наличие подвала, расположение инженерных коммуникаций.
3. Нагрузка на фундамент, определяемая общим эксплуатационным весом сооружения, а также массой снежного накопления.
4. Свойства грунта: тип и структура, стабильность, пучинистость, увлажнение и т.п.
5. Глубина промерзания грунта.
6. Глубина залегания грунтовых вод.
7. Климатические факторы: степень ветровой нагрузки, сейсмичность, паводковые ситуации и т.д.
8. Рельеф участка.

Существуют общие правила определения глубины залегания фундамента, но каждый тип фундамента имеет и определенные нюансы. Различные способы используются для мелкозаглубленных и заглубленных фундаментов.

Регламент СНИП для глубины залегания фундамента

Все правила по обустройству фундаментов, а именно по глубине залегания регламентируются в СНиП № 20201-83 «Фундаменты зданий и сооружений».

Пункт 2.25 данного регламента содержит справочные таблицы, которые помогают определить глубину при учете ряда параметров. Параметры, которые необходимы для работы с таблицей:

• Тип грунта под обустройство фундамента.
• Средние показатели температуры за месяц и за год в данном регионе.
• Типовой проект сооружения.
• Глубина пролегания грунтовых вод, полученная экспертным путем.

Промерзание грунта

Одним из важнейших воздействующих факторов считается глубина промерзания грунта. Дело в том, что при замерзании вода, находящаяся в почве, расширяется, увеличивая объем. В результате на фундамент начинает воздействовать дополнительная нагрузка со стороны грунта.

Если для боковых, упрочненных стенок она не столь опасна, т.к. гасится за счет высокой прочности конструкции, то снизу появляется сила, направленная на выталкивание опоры.

Величина такой нагрузки зависит от пучинистости грунта, т.е. степени его расширения при замерзании. Соответственно весной при оттаивании происходит обратный процесс. В результате ежегодных колебаний материал фундамента постепенно разрушается, снижая долговечность здания.

Указанные процессы, происходящие в зоне промерзания, требуют, чтобы фундаментная подошва на пучинистых почвах располагалась ниже уровня промерзания. В малопучинистых грунтах (песчаники, скалистые выходы и т.д.) воздействие менее значительны и можно использовать мелкозаглубленный фундамент.

Глубина промерзания грунта устанавливается по результатам многолетних наблюдений и различна для разных регионов страны. Она зависит от среднесуточной температуры и типа почвы.

Так в Московском регионе при среднесуточной температуре минус 10⁰C глубина промерзания составляет:

• глины и суглинки – 78 см;
• супесь и пылевой песок – 95 см;
• песок средней и крупной зернистости, гравелистый грунт – 1 м;
• грунты крупнообломочного типа – 1,16 м.

Усредненные данные по уровню промерзания грунта в разных регионах РФ приведены в СНиП 23-01-99 и СП 131.13330.2011. По ним составляется карта всей территории.

В процессе эксплуатации зданий может происходить изменение процесса промерзания за счет тепловых потоков.

Корректировка глубины промерзания производится по формуле: Н = m x Но, где:

• Но – нормативная (табличная) глубина промерзания,
• m – коэффициент влияния теплового режима сооружения, в т.ч. отопительных приборов.

Коэффициент колеблется в пределах 0,4-1,1.

Если табличные данные отсутствуют, то глубину промерзания можно рассчитать по формуле: Н = Hi√Mt, где:

• Hi – нормативная глубина промерзания определенного типа грунта,
• Mt – среднемесячная минусовая температура в зимний период.

Общая смета

Подводя итог, чтобы вся изложенная теория стала чуточку понятнее, приведём пример расчёта основания для одноэтажного дома.

Здание габаритами 6х10 м, с внутренней шестиметровой стеной. При этом высота первого этажа – 3 м, а высота чердака – 2 м.

1. Фундамент ленточный, из железобетона, глубиной 1,5 м, шириной – 0,5 м. Кровля двускатная из шифера.
2. Площадь поверхности стен = (6+10+6+10+6)*3 + (1/2*6*2)*2 = 126 кв.м.
3. Площадь поверхности перекрытия = 6*10 = 60 кв.м.
4. Площадь поверхности кровли = 4*10*2 = 80 кв.м.
5. Нагрузка на фундамент = 126*270 + 60*300 + 60*200 + 80*50 = 68020 кг.
6. Площадь основания фундамента = Площадь по внешним границам – Площадь по внутренним границам + Площадь внутренней стены = = 6*10 – (6-2*0,5)*(10-2*0,5) + 0,5*(6-2*0,5) = 17,5 кв.м.
7. Объём фундамента = 17,5*1,5 = 37,5 кв.м.
8. Вес фундамента = 37,5*2500 = 93750 кг.
9. Нагрузка на 1 кв.см. грунта = (93750+68020)/(17,5*10000) = 0,9244 кг/кв.см. Такая нагрузка допустима для самых слабых грунтов – для насыщенных водой песков.
10. Объём бетона = Объём фундамента = 37,5 кв.м.
11. Арматура ребристая = (2*(6+10)+6)*3*2 = 228 м
12. Количество соединений арматуры = (2*(6+10)+6)/0,5 + 1 = 77
13. Арматура гладкая на 1 соединение = (0,5-2*0,05) + (1,5-2*0,05)*3 = 4,6 м
14. Арматура гладкая всего = 4,6*77 = 354,2 м
15. Проволоки вязальной = 0,3*3*4*77 = 277,2 м

Как вы видите, расчёт фундаментов – не настолько сложная наука, чтобы отказываться от стройки своими силами, и данный пример расчёта фундамента приведён здесь как главное доказательство.

Определение величины заглубления

При строительстве дома возникает вопрос: как определить глубину заложения? Для заглубленного фундамента существует следующее правило: она должна быть на 20-30 см больше глубины промерзания и на 50-60 см меньше глубины расположения подземных вод. На выбор величины параметра мало влияют конструкционные и эксплуатационные нагрузки.

По экономическим соображениям считается, что ленточный фундамент целесообразно возводить с глубиной заложения до 2,5 м. При больших значениях лучше использовать столбчатый или свайный тип.

Мелкозаглубленный фундамент имеет заглубление порядка 35-50% от глубины промерзания. Этот вариант характерен для монолитной плиты в любом грунте, а также ленточного или столбчатого фундамента при строительстве на малопучинистых грунтах.

Расчет глубины фундамента проводится с учетом нагрузок от сооружения и несущей способности грунта. Глубина промерзания также вносит свои коррективы, но путем практических рекомендаций.

Формула для расчета

Как рассчитать глубину заложения фундамента под дом? Расчет осуществляется согласно СП 22.13330.2011 по формуле.

Формула расчета глубины промерзания

Н = Hi√Mt

• Н – глубина промерзания,
• Hi – нормативная глубина промерзания определенного типа грунта,
• Mt – среднемесячная минусовая температура в зимний период.

Значение Hi составляет:

• 23 см в глинах,
• 28 см в песчанике пылевого типа,
• 30 см в крупнозернистом песчанике,
• 34 см в каменистых грунтах.

Пример

Рассмотрим строительство сооружения на глиняных почвах и в Московском регионе. Для Москвы характерны средние температуры: декабрь – минус 10, январь – минус 16, февраль – минус 18⁰C. Тогда рассчитываем глубину промерзания: Н= 0,23√(10+16+18)= 1,1 м.

Корректировка производится с учетом коэффициента влияния теплового режима сооружения m. Его значение устанавливает СНиП 2.02.01-83 и СП 25.13330 с учетом среднесуточных температур, поддерживаемых в помещении.

В указанных документах можно по таблице уточнить m для зданий с различным режимом проживания, разной конструкцией напольного перекрытия, с учетом наличия утеплений и подвала.

Для дома с утепленным цоколем в Московском регионе при среднесуточной температуре в помещении 10-12⁰C можно принять m=0,9.

Окончательно, расчетное промерзание составит: Н х m = 1,1 х 0,9 = 0,99 м.

Глубина заложения фундаментов в соответствии с требованиями таблицы 2 СНиП 2.02.01-83*

Далее необходимо учесть расположение подземных вод. Если они располагаются на глубине более 3 м, то глубина заложения фундамента должна быть не менее глубины промерзания.

С учетом рекомендаций принимает, заглубление равным Н+0,3 м, т.е. 1,3м. Эта глубина должна обеспечить надежность и долговечность ленточного или столбчатого фундамента.

Минимальные и максимальные значения

Для заглубленного фундамента минимальное заглубление равно глубине промерзания грунта, а максимальная глубина заложения фундамента не должна достигать грунтовых вод минимум на 0,5 м.

Минимальное заложение мелкозаглубленного фундамента устанавливает СНиП 22.13330.2011 с учетом промерзания в такой зависимости:

• непучинистые почвы с промерзанием до 2 м или слабопучинистые грунты с промерзанием до 1 м – глубина заложения фундамента составляет не менее 0,5 м;
• при промерзании указанных грунтов в пределах 2-3 и 1-1-1,5 м, соответственно – 0,75 м:
• при промерзании более 3 м и в пределах 1,5-2,5 м, соответственно, – 1 м;
• при промерзании слабопучинистых грунтов на глубину более 2,5 м – 1,5 м.

Температура внутри дома позволяет корректировать заглубление мелкозаглубленного фундамента.

Так для неотапливаемого дома в Московском регионе минимальная глубина заложения фундамента составляет 0,5 м. Если в течение года поддерживается среднесуточная температура в помещении не ниже 10 градусов, то минимальное заглубление составляет 0,4 м, а при температуре 20 градусов – 0,28 м.

Приведенные минимальные значения рассчитаны на одноэтажные строения. При возведении 2-х этажного сооружения их следует удвоить. Более высокие здания на мелкозаглубленном фундаменте не возводятся.

При строительстве на высокопрочных грунтах (скальные выходы, крупнообломочные грунты) фундамент предназначен лишь для перераспределения нагрузок равномерно по всей площади.

Минимальная глубина заложения фундамента составляет 0,3 м. Аналогично выбирается заглубление для монолитного плитного фундамента.

Определяем уровень грунтовых вод

Для этого на территории, где будет стоять дом, копают канаву глубиной около 3 м. Либо, если на участке стоит колодец, благодаря ему и можно узнать уровень грунтовых вод. Наиболее точную информацию можно определить в межсезонье (весна, осень), когда уровень грунтовых вод выше всего.

Можно узнать и состав почвы. Верхний слой – плодородный, при строительстве его убирают. Его легко узнать по цвету – он более тёмный. Под верхним слоем находится основной. Он и будет несущим, на него будет оказывать нагрузку фундамент и дом.

Если после всех расчётов оказалось, что почва не выдержит массы дома, то нужно увеличить площадь фундамента, либо использовать в строительстве дома другие материалы. После каждого внесения изменений придётся ещё раз пересчитывать габариты фундамента.

Когда изменяется ступенчато?

При строительстве дома на участке с уклоном, необходимо ступенчатое изменение глубины заложения фундамента. В таких случаях используются конструкции ленточного и столбчатого типа.

Наибольшей надежностью обладает бетонная лента. Этот тип фундамента можно сооружать на склонах с наклоном до 28-35 градусов.

Суть ступенчатого фундамента заключается в том, что нижняя стена является подпорной стеной и имеет повышенную глубину заложения.

Схема его выглядит следующим образом: вначале, готовится траншея для верхней стене с глубиной, равной расчетной глубине.

Под нижнюю, подпорную стену роется траншея такой же глубины, но опалубка поднимается на такую высоту, чтобы ее верхняя граница находилась строго в одной горизонтальной плоскости с верхним срезом опалубки верхней стенки.

После заливки с внешней стороны нижней стены насыпается опорный откос, а потому фактическое заглубление нижней стены будет равно глубине заложения верхней стены плюс высота, компенсирующая уклон.

Боковая стена рассматриваемого ленточного фундамента имеет ступенчатую конструкцию. Вся ее длина условно делится на участки примерно по 2 м. На каждом участке формируется горизонтальное дно траншеи. Отправная точка – заглубление верхней стены.

Строение боковой стены фундамента на склоне можно пояснить на примере. Например, строится дом шириной 6 м на склоне с уклоном 15 градусов. Условно выделяем 3 ступени боковой стены длиной по 2 м.

Ступеньки должны компенсировать уклон, причем подошва на каждой из них должна быть строго горизонтальна. Начальная точка расположена на верхней, а конечная – на нижней стене, где глубина заложения фундамента составляет 0,8 м.

Однако за счет уклона конечная точка располагается ниже верхней на 6хsin15=1,55 м. Высота каждой ступени составит 1,55:3=0,53 см.

Верхняя ступень в начальной точке будет иметь заглубление 0,8 м, а в конечной – 0,8-2sin15=0,28 м. Нижняя ступень: в конечной точке – 0,8 м, а в начальной – 0,8+sin15=1,32 м. Аналогичную величину имеет и средняя ступень.

Расчёт ширины подошвы

Каждый фундамент имеет две горизонтальные плоскости. Верхняя, соприкасающаяся со стенами, называется обрезом, а нижняя, контактирующая с почвой – подошвой. Определение размеров подошвы – главное в его расчёте. На видео Вы сможете увидеть процесс заложения нижней части фундамента.

Для безошибочного расчёта ширины подошвы, кроме веса строения, также надо знать вид грунта, на котором производится строительство. Несущая способность у каждого вида грунта своя. Её определают по таблице:

Мы узнали массу/вес постройки. Теперь, зная вид почвы, можно определить ширину основания монолита.

Общую массу строения увеличим на вес находящейся в нём мебели и несущей платформы, которая также будет оказывать давление на почву, возможный вес атмосферных осадков – снега.

Общая масса дома, учитывая дополнительные нагрузки, составила 200 т. Выбираем ширину подошвы равную ширине блочного материала – 50 см. Длина дома – 3000 см. 3000 умножаем на 50, итог 150000 кв.см. – площадь дома, которая будет оказывать давление на землю.

Наш дом построен на влажной глине. В среднем она воспринимает вес 2 кг/см2.

150000 умножаем на 2, получаем 300000 кг/см2 – максимальный вес, который выдержит данная почва. Наш дом весит 200 тыс. кг.

300000 – 200000 = 100 тыс. кг – запас прочности.

Грунт легко выдержит постройку, возможны даже дополнительные нагрузки. Ширина основания ленты составит 50 см.

Свод правил

Правила определения на какую глубину делать фундамент, установлены СП 50-101.2004. Они включают следующие основные требования:

1. Должна выбираться с учетом основных влияющих факторов (назначение сооружения, конструктивные особенности, геологические и гидрологические факторы, сезонное промерзание).
2. Глубина промерзания грунта принимается с учетом результатов наблюдения в период не менее 10 лет, как среднегодовое значение.
3. При отсутствии табличных данных по конкретному расчету проводится расчет с учетом нормативного промерзания определенного типа грунта.
4. Определяется отдельно для внешних и внутренних стен.
5. Корректируется с учетом коэффициента влияния эксплуатационных особенностей помещения.
6. Подошва заглубленного фундамента должна располагаться ниже глубины промерзания грунта, но выше уровня грунтовых вод. Минимальная глубина мелкозаглубленного фундамента устанавливается с учетом свойств грунта и учитывает глубину промерзания.
7. При проектировании фундамента должны предусматриваться водопонижающие (дренажные) мероприятия.
8. При возведении фундамента на склоне применяется ступенчатое заглубление, обеспечивающее формирование горизонтального основания пола.
9. Не стоит копать по принципу: чем глубже, тем прочнее и надежнее. Так можно просто бесполезно зарыть большие деньги в землю. Фундамент должен быть оптимальным для данного типа здания.

Правила проектирования уточняются и иными нормативными документами, указанными выше. Обязательно учитываются особенности разных типов основания.

Видео описание

Посмотрите видеоролик, в котором объясняется принцип устройства мелкозаглублённых фундаментов:
Для предотвращения деформации такого фундамента предпринимают специальные меры, устраняющие пучение грунта под домом.

• Утепление стен фундамента во избежание проникновения холода под дом, для чего бетон заливают в несъёмную опалубку из экструдированного пенополистирола.
• Утепление грунта под отмосткой, защищающее его от промерзания по всему периметру.
• Устройство дренажных систем для отвода грунтовой воды и осадков от фундамента.

Предварительные изыскания

Перед началом планирования дома, вы должны решить, в каком месту участка хотите поставить дом. Если геологические исследования уже есть, учитывайте их результаты: чтобы меньше было проблем с фундаментом, имел он минимальную стоимость, желательно выбрать самый «сухой» участок: там, где грунтовые воды находятся как можно ниже.

Первым делом вы должны определиться с местом для дома на участке

Далее в выбранном месте проводят геологические исследования почвы. Для этого бурят шурфы на глубину от 10 до 40 метров: зависит от строения пластов и планируемой массы здания. Скважин делают как минимум, пять: в тех, точках, где планируются углы и посередине.

Средняя стоимость такого исследования — порядка 1000 $. Если стройка планируется масштабная, сумма не сильно отразится на бюджете (средняя стоимость дома 80-100 тыс. долларов), а уберечь может от многих проблем. Так что в этом случае заказывайте исследование у профессионалов. Если же поставить хотите небольшую постройку — небольшой дом, дачу, баню, беседку или площадку с мангалом, то вполне можно сделать исследования самостоятельно.

Почва

От правильного определения типа почвы зависит выбор фундамента

Самым первым фактором, который следует тщательно изучить – это почва на участке, которая выбрана для постройки дома. От ее типа зависит многое:

• тип фундамента;
• глубина его залегания;
• выбор вида гидроизоляции;
• возможность обустройства подвала.

Для того чтобы правильно оценить почву, необходимо выкопать в нескольких местах ямы или пробурить скважины. Расстояния между ними должно быть не менее метра. Грунты на одном и том же участке могут быть различными, а, следовательно, свойства их отличаются.

Очень важно не ориентироваться на свойства грунта соседнего участка и игнорировать обследование своего. Скважина пробуривается до глубины 2 метров

Такая глубина достаточна для того, чтобы получить представление, какой тип почвы преобладает

Скважина пробуривается до глубины 2 метров. Такая глубина достаточна для того, чтобы получить представление, какой тип почвы преобладает.

Далее определаются с видом фундамента и глубиной его залегания.

Приведём характеристики самых распространённых типов грунтов и варианты решений относительно расчёта основания дома.

Каменистые и полукаменистые грунты имеют очень высокую несущую способность. Исходя из этого, можно выполнять работы по устройству фундамента любого типа, кроме свайного.

Как и чем определить глубину заложения

После того как сделаны расчеты по формуле глубины сезонного промерзания грунтов, можно в соответствии со СНиПом по таблице рассчитать уровень заложения фундамента.

При неуверенности в правильности расчетов лучше у специалистов заказать геолого-разведочные работы, которые дадут объективную оценку для будущего возведения зданий или сооружений.